Come funzionano gli scaldamani chimici

Se hai le dita fredde o ti fanno male i muscoli, puoi scaldarli manualmente per scaldarli. Esistono due tipi di prodotti chimici per scaldamani, entrambi utilizzano reazioni chimiche esotermiche (che producono calore). Ecco come funzionano.

Key Takeaways: scaldamani chimici

• Gli scaldamani chimici si basano su reazioni chimiche esotermiche per rilasciare calore.
• Esistono due tipi principali di scaldamani chimici. Un tipo rilascia calore dall'attivazione dell'aria. L'altro tipo rilascia calore quando una soluzione supersaturata si cristallizza.
• Gli scaldamani ad aria sono prodotti monouso. Gli scaldamani per soluzioni chimiche sono riutilizzabili.

Come funzionano gli scaldamani ad aria

Gli scaldamani ad attivazione pneumatica sono scaldamani chimici di lunga durata che iniziano a funzionare non appena si sigilla la confezione, esponendola all'ossigeno presente nell'aria. I pacchetti di sostanze chimiche producono calore dal ferro ossidante all'ossido di ferro (Fe₂O₃) o ruggine. Ogni pacchetto contiene ferro, cellulosa (o segatura - per riempire il prodotto), acqua, vermiculite (funge da serbatoio dell'acqua), carbone attivo (distribuisce uniformemente il calore) e sale (funge da catalizzatore). Questo tipo di scaldamani produce calore da 1 a 10 ore. È comune scuotere i pacchetti per migliorare la circolazione, che accelera la reazione e aumenta il calore. È possibile ottenere un'ustione dal contatto diretto tra lo scaldamani e la pelle, quindi la confezione avvisa gli utenti di mettere il prodotto all'esterno di una calza o un guanto e di tenere i pacchetti lontano dai bambini, che potrebbero bruciarsi più facilmente. Gli scaldamani attivati ​​dall'aria non possono essere riutilizzati dopo che hanno smesso di riscaldarsi.

Come funzionano gli scaldamani della soluzione chimica

L'altro tipo di scaldamani chimico si basa sulla cristallizzazione di una soluzione supersaturata. Il processo di cristallizzazione rilascia calore. Questi scaldamani non durano a lungo (di solito da 20 minuti a 2 ore), ma sono riutilizzabili. La sostanza chimica più comune all'interno di questo prodotto è una soluzione supersaturata di acetato di sodio in acqua. Il prodotto viene attivato flettendo un piccolo disco o una striscia di metallo, che funge da superficie di nucleazione per la crescita dei cristalli. Di solito, il metallo è in acciaio inossidabile. Mentre l'acetato di sodio si cristallizza, il calore viene rilasciato (fino a 130 gradi Fahrenheit). Il prodotto può essere ricaricato riscaldando il cuscinetto in acqua bollente, che dissolve nuovamente i cristalli nella piccola quantità di acqua. Una volta che il pacchetto si raffredda, è pronto per essere riutilizzato.

L'acetato di sodio è un prodotto chimico non tossico per alimenti, ma possono essere utilizzati altri prodotti chimici. Alcuni scaldamani chimici usano nitrato di calcio supersaturo, che è anche sicuro.

Altri tipi di scaldamani

Oltre agli scaldamani chimici, è possibile ottenere scaldamani a batteria e anche prodotti che funzionano bruciando fluido più leggero o carbone in casi speciali. Tutti i prodotti sono efficaci. La scelta dipende dalla temperatura desiderata, dalla durata del calore e dalla necessità di ricaricare il prodotto.

Come realizzare uno scaldamani chimico

È facile realizzare uno scaldamani fai-da-te usando ferro, sale e acqua in un sacchetto di plastica.

materiale

• Limatura di ferro
• Sale (cloruro di sodio)
• Acqua calda (non calda)
• Gel di sabbia, segatura, vermiculite o poliacrilato di sodio
• Sacchetti di plastica con cerniera

Procedura

1. In una piccola busta con cerniera, mescola 1-1 / 2 cucchiai di limatura di ferro, 1-1 / 1 cucchiai di sale, 1-1 / 2 cucchiai di sabbia (o altro materiale assorbente) e 1-1 / 2 cucchiai di acqua calda.
2. Spremere l'aria dal sacchetto di plastica e sigillarlo.
3. È una buona idea posizionare il sacchetto di sostanze chimiche in un altro sacchetto, rimuovere l'aria in eccesso e sigillarlo.
4. Scuoti o schiaccia il contenuto della borsa per circa 30 secondi per mescolare il contenuto e formare una granita. La borsa si surriscalda e rimarrà calda finché procede la reazione chimica. Se la borsa si surriscalda per tenerla, posala. Non bruciarti! Un'altra opzione è quella di avvolgere la borsa in una calza o un asciugamano.

Questo è uno scaldamani attivato ad aria. Anche se la maggior parte dell'aria viene espulsa, nella sacca rimane abbastanza per la reazione di ossidazione. Se si esamina attentamente il contenuto del sacchetto dopo che la reazione è stata completata, si noterà che il ferro si è trasformato in ossido di ferro o ruggine. Questo tipo di reazione non può essere invertito se non viene aggiunta energia, quindi lo scaldamani non può essere riutilizzato. Se vuoi preparare uno scaldamani fatto in casa per un uso successivo, mantieni il sale e l'acqua separati dal ferro e dal riempitivo fino a quando non sei pronto per la reazione.

fonti

• Clayden, Jonathan; Greeves, Nick; Warren, Stuart; Wothers, Peter (2001). Chimica organica (1a ed.). La stampa dell'università di Oxford. ISBN 978-0-19-850346-0.
• Dinçer, Ibrahim; Rosen, Marc (2002). "Metodi di accumulo dell'energia termica (TES)". Accumulo di energia termica: sistemi e applicazioni (1a ed.). John Wiley & Sons. ISBN 0-471-49573-5.
• "Storia" di Hakkin Warmers Co. Ltd. www.hakukin.co.jp